(57)【要約】【課題】炭素繊維の固定が簡単であり、製造が容易とされ、作業効率が良い炭素繊維ストランドを使用した接触濾材を提供する。【解決手段】接触濾材１は、面状に配列された複数の炭素繊維ストランド濾材２と、この面状に配列された複数の炭素繊維ストランド濾材２を両面から挟持して配置されたＦＲＰ支持筋３と、を有する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
所定の長さ（Ｌ）を有した複数の炭素繊維ストランド濾材を、各前記炭素繊維ストランド濾材の軸線方向が互いに平行となるように並置して一方向に面状に配列し、前記面状に配列された複数の前記炭素繊維ストランド濾材の両面をＦＲＰ支持筋にて挟持して一体としたことを特徴とする接触濾材。
【請求項２】
前記炭素繊維ストランド濾材は、所定の長さ（Ｌ）を有した炭素繊維フィラメントを多数本結束した炭素繊維ストランドにて形成されることを特徴とする請求項１の接触濾材。
【請求項３】
前記ＦＲＰ支持筋は、長手方向に延在した縦筋と、縦筋に対して直交する態様で配置された横筋とにて構成されることを特徴とする請求項１又は２の接触濾材。
【請求項４】
前記炭素繊維ストランド濾材は、その軸線方向が前記ＦＲＰ支持筋の前記縦筋に対し直交するようにして配置し、且つ、前記ＦＲＰ支持筋の前記縦筋の長手方向に沿って間隔を開けて、又は、密接して、又は、重ね合わせて、並置されることを特徴とする請求項３の接触濾材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの項に記載の接触濾材を複数個、面状又は立体状に接続して構成したことを特徴とする接触濾材。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、上下水道、河川、湖沼などの水を浄化するための浄化装置に使用する接触濾材に関するものである。また、この接触濾材は、海、河川、湖沼などに設置されると、人工藻草としても機能する。
【背景技術】
【０００２】
近年、上下水道、河川、湖沼などの水を生物膜を使って浄化する、所謂、接触酸化方式の浄化装置が注目されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような浄化装置では、生物担体として、多数の炭素繊維フィラメントを結束して形成された炭素繊維ストランドを使用して作製した接触濾材が好適に使用されている。
【０００４】
また、このような炭素繊維にて作製された接触濾材は、海、河川、湖沼などに設置されると、人工藻草としても機能することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許番号第２９５４５０９号
【特許文献２】特許番号第３０８０５６７号
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本考案者が、上記特許文献に開示される炭素繊維ストランド成形体からなる接触濾材について検討した結果、次のような問題があることが分かった。
【０００６】
つまり、上記特許文献には、接触濾材としては、典型的には、炭素繊維フィラメントを編んで組紐状となし、長手方向に所定間隔にてフィラメントを房状に膨出させた組紐状ストランド成形体、或いは、炭素繊維フィラメントのストランド基幹部から幾本にもストランドを枝分かれさせた樹枝状ストランド成形体、或いは、炭素繊維フィラメントのストランド基幹部に長手方向に所定間隔にて炭素繊維ストランドを連結一体化したストランド成形体、などが提案されている。
【０００７】
しかしながら、実際には、このような炭素繊維ストランド成形体の作製は、極めて煩雑であり、コスト高となる。
【０００８】
そのために、実際には、所定長さの炭素繊維ストランドを、ビニロン紐などの紐状体の長手方向に所定間隔にて、細紐にて結び付けることが一般に行われている。このような作業は、非能率的で、その作業に多大の時間を必要とする。
【０００９】
まして、線状に形成された接触濾材を複数個使用して面状に構成したり、或いは、立体状に構成する場合には、更に多大の作業を余儀なくされた。
【００１０】
そこで、本考案の目的は、炭素繊維ストランドの取付けが簡単であり、製造が容易な炭素繊維ストランドを使用した接触濾材を提供することである。
【００１１】
また、本考案の他の目的は、炭素繊維の折損を大幅に低減し、長期使用に耐えることのできる、高性能の、炭素繊維ストランドを使用した接触濾材を提供することである。
【００１２】
また、本考案の他の目的は、使用場所に適応して設計し、更には、線状のみならず、面状にも、又、立体状にも構成することが容易な炭素繊維ストランドを使用した接触濾材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は本考案に係る接触濾材にて達成される。要約すれば、本考案は、所定の長さ（Ｌ）を有した複数の炭素繊維ストランド濾材を、各前記炭素繊維ストランド濾材の軸線方向が互いに平行となるように並置して一方向に面状に配列し、前記面状に配列された複数の前記炭素繊維ストランド濾材の両面をＦＲＰ支持筋にて挟持して一体としたことを特徴とする接触濾材である。
【００１４】
本考案の一実施態様によれば、前記炭素繊維ストランド濾材は、所定の長さ（Ｌ）を有した炭素繊維フィラメントを多数本結束した炭素繊維ストランドにて形成される。
【００１５】
本考案の他の実施態様によれば、前記ＦＲＰ支持筋は、長手方向に延在した縦筋と、縦筋に対して直交する態様で配置された横筋とにて構成される。
【００１６】
本考案の他の実施態様によれば、前記炭素繊維ストランド濾材は、その軸線方向が前記ＦＲＰ支持筋の前記縦筋に対し直交するようにして配置し、且つ、前記ＦＲＰ支持筋の前記縦筋の長手方向に沿って間隔を開けて、又は、密接して、又は、重ね合わせて、並置される。
【００１７】
本考案の他の態様によれば、上記接触濾材を複数個、面状又は立体状に接続して構成することができる。
【考案の効果】
【００１８】
本考案によれば、
（１）炭素繊維ストランドの固定が簡単であり、製造が容易とされ、製造のための作業効率が良い。
（２）炭素繊維の折損を大幅に低減し、長期使用に耐えることができ、しかも、炭素繊維の有効使用領域が増大し、高性能である。
（３）使用場所に適応した設計が可能であり、更には、線状のみならず、面状にも、又、立体状にも構成することが容易である。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本考案に係る接触濾材を図面に則して更に詳しく説明する。本考案の接触濾材は、上下水道、河川、湖沼などの水を生物膜を使って浄化する、所謂、接触酸化方式の浄化装置に使用される。また、本考案の接触濾材は、海、河川、湖沼などに設置されると、人工藻草としても機能する。
【００２０】
実施例１
図１（ａ）、（ｂ）に、本考案の接触濾材１の一実施例を示す。本実施例にて、接触濾材１は、平面状に配列された複数の炭素繊維ストランド濾材２と、この平面状に配列された複数の炭素繊維ストランド濾材２を両面から挟持する態様で配置された繊維強化樹脂（以下、「ＦＲＰ」という。）支持筋３（３Ａ、３Ｂ）とを有する。
【００２１】
つまり、本実施例の接触濾材１によれば、所定の長さ（Ｌ）を有した複数の炭素繊維ストランド濾材２は、各炭素繊維ストランド濾材２の軸線方向が互いに平行となるように並置して一方向に面状に配列される。このように面状に配列された複数の炭素繊維ストランド濾材２の両面にＦＲＰ支持筋３（３Ａ、３Ｂ）が配置され、このＦＲＰ支持筋３（３Ａ、３Ｂ）にて挟持される。これにより、複数の炭素繊維ストランド濾材２及びＦＲＰ支持筋３（３Ａ、３Ｂ）とは一体とされる。通常、支持筋３Ａ、３Ｂ同じ形状構造とされるが、これに限定されるものではない。
【００２２】
炭素繊維ストランド濾材２は、所定の長さ（Ｌ）を有した、即ち、例えば長さ（Ｌ）が５０〜２００ｍｍとされる炭素繊維フィラメントｃｆを多数本、例えば、３０００〜２４０００本、水溶性の結束剤にて結束した炭素繊維束（炭素繊維ストランド）にて作製される。
【００２３】
炭素繊維ストランドから成る炭素繊維ストランド濾材２は、本実施例では、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ＦＲＰ支持筋３の長手方向に沿って互いに密接して平面状に並置されている。しかし、炭素繊維ストランド濾材２の配置態様は、図１（ａ）、（ｂ）に示す態様に限定されるものではなく、必要に応じて、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、炭素繊維ストランド濾材２は、間隔を開けて配置することもできる。又、図示してはいないが、場合によっては、炭素繊維ストランド濾材２は、互いに重ね合うようにして配置することもできる。
【００２４】
本実施例では、ＦＲＰ支持筋３は、長手方向に延在した縦筋３ａと、縦筋３ａに対して直交する態様で配置された横筋３ｂとにて構成されている。炭素繊維ストランド濾材２は、その軸線方向が縦筋３ａに対し直交するようにして配置されている。
【００２５】
両ＦＲＰ支持筋３（３Ａ、３Ｂ）の縦筋３ａ、３ａ及び横筋３ｂ、３ｂは、縦筋３ａの長手方向に沿って配置された複数の炭素繊維ストランド濾材２を挟持する。横筋３ｂ、３ｂの間には炭素繊維ストランド濾材２を配置せず、横筋３ｂ、３ｂ同士が直接接合されるようにしても良い。
【００２６】
また、横筋３ｂは、詳しくは後述するように、複数の接触濾材１を面状に、或いは、立体状に接続して構成する場合の、各縦筋３ａを相互に連結する連結部材としても機能する。
【００２７】
本実施例にて使用するＦＲＰ支持筋３は、従来、当業者には周知のＦＲＰ格子材を使用して好適に作製される。図３及び図４を参照して、ＦＲＰ格子材１００について説明する。
【００２８】
ＦＲＰ格子材１００は、直角に交差して格子状に配置された複数の縦格子筋１０１と横格子筋１０２とを備えている。
【００２９】
各格子筋１０１、１０２は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などの強化繊維を一方向に並べて、ビニルエステル樹脂などのマトリックス樹脂を含浸させた樹脂含浸強化繊維を複数積層し、硬化して形成される。
【００３０】
本実施例にて使用するＦＲＰ格子材１００は、通常、筋幅（ｗ）３〜１０ｍｍ、厚さ（ｔ）１〜５ｍｍであり、格子間距離（Ｗ１）１０〜５０ｃｍとされる。
【００３１】
例えば、図１（ａ）、（ｂ）及び図２（ａ）、（ｂ）に示す本実施例では、接触濾材１は、線状の接触濾材とされる。従って、ＦＲＰ支持筋３は、上記ＦＲＰ格子材１００を、図３にて線Ａ−Ａで示されるように、縦格子筋１０１と縦格子筋１０１の間にて、各横格子筋１０２を切断することによって作製される。
【００３２】
即ち、切断されたＦＲＰ格子材１００の縦格子筋１０１及び横格子筋１０２が、それぞれ、本実施例のＦＲＰ支持筋３の縦筋３ａ及び横筋３ｂとなる。
【００３３】
本実施例によると、上述のようにして作製されたＦＲＰ支持筋３の縦筋３ａ及び横筋３ｂの表面に接着剤Ｓを塗布し、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、平面状に配列された複数の炭素繊維ストランド濾材２をその両面から挟持し、押圧する。これによって、炭素繊維ストランド濾材２は、両ＦＲＰ支持筋３（３Ａ、３Ｂ）によって一体に保持される。勿論、横筋３ｂ、３ｂ間に炭素繊維ストランド濾材２が配置されていない場合には、横筋３ｂが互いに接着し、又、縦筋３ａと炭素繊維ストランド濾材２とが接着される。
【００３４】
また、接着剤Ｓは、その僅かの量Ｓａが縦筋３ａと炭素繊維ストランド濾材２との直接の当接箇所、即ち、樹脂固着部２３から、更に、炭素繊維ストランド濾材２の方へと浸み出してくる。そのために、炭素繊維ストランド濾材２は、樹脂固着部２３に対して耐折損性が増大する。
【００３５】
図６（ａ）は、本実施例による接触濾材１を水中に設置した時の状態を示す。
【００３６】
図６（ａ）に示すように、ＦＲＰ支持筋３の縦筋３ａから外方へと延びた炭素繊維ストランド濾材２は、全体が水中にてばらけて拡がり、各炭素繊維が有効に濾材として機能する。
【００３７】
また、炭素繊維ストランド濾材２とＦＲＰ支持筋３との連結部近傍は、上述のように、樹脂固着部２３に対する耐折損性が増大しており、極めて柔軟に上下方向に運動することが可能となり、炭素繊維ストランド濾材２を構成する炭素繊維フィラメントｃｆが折損することがない。それによって、接触濾材１の寿命を著しく増加させることが可能となった。
【００３８】
実施例２
図５に、本発明の接触部材１の他の実施例を示す。本実施例では、実施例１の接触部材１が線状とされたのに対して、接触濾材１は、面状（本実施例では平面状）とされる。
【００３９】
また、本実施例においては、実施例１で説明した従来の格子材１００をそのまま、ＦＲＰ支持筋３（３Ａ、３Ｂ）として使用することができる。
【００４０】
つまり、ＦＲＰ格子材１００の縦格子筋１０１及び横格子筋１０２が、それぞれ、本実施例のＦＲＰ支持筋３（３Ａ、３Ｂ）の縦筋３ａ及び横筋３ｂとなる。本実施例にて、横筋３ｂは、各縦筋３ａを互いに連結する連結部材として機能している。
【００４１】
本実施例によると、実施例１と同様に、ＦＲＰ支持筋３の縦筋３ａ及び横筋３ｂの表面に接着剤を塗布し、各縦筋毎に面状に配列された複数の炭素繊維ストランド濾材２を、各縦筋毎にその両面から挟持し、押圧する。
【００４２】
これによって、炭素繊維ストランド濾材２は、両ＦＲＰ支持筋３（３Ａ、３Ｂ）によって一体に保持される。勿論、横筋３ｂ、３ｂ間に炭素繊維ストランド濾材２が配置されていない場合には、横筋３ｂが互いに接着し、又、縦筋３ａと炭素繊維ストランド濾材２とが接着される。
【００４３】
図６（ｂ）は、本実施例による接触濾材１を水中に設置した時の状態を示す。
【００４４】
図６（ｂ）に示すように、ＦＲＰ支持筋３の縦筋３ａから外方へと延びた炭素繊維ストランド濾材２には、従来のように、樹脂が含浸されて固化した部分は存在せず、炭素繊維ストランド濾材２は全体が水中にてばらけて拡がり、各炭素繊維が有効に濾材として機能する。
【００４５】
本実施例においても、実施例１と同様の作用効果を達成し得る。
【００４６】
実施例３
図６（ｃ）に、本発明の他の実施例に係る接触濾材１を示す。図６（ｃ）は、本実施例による接触濾材１を水中に設置した時の状態を示す。
【００４７】
図示するように、本実施例では、実施例２の接触部材１が面状とされたのに対して、接触濾材１は、立体状なものとされる。
【００４８】
本実施例においては、実施例２で説明した平面状の接触濾材１を複数使用し、各接触濾材１におけるＦＲＰ支持筋３の縦筋３ａ及び横筋３ｂを利用して、これら平面状接触濾材１を従来の格子材１００にて連結し、立体的な構造としたものである。
【００４９】
本実施例では、複数の面状接触濾材１の上下端、及び、両側部を、ＦＲＰ支持筋３の縦筋３ａ及び横筋３ｂを利用して格子材１００で接続して、立方体形状に構成している。
【００５０】
本実施例においても、実施例１、２と同様の作用効果を達成し得る。
【００５１】
実施例４
図７に、本発明の接触濾材１の製造方法の一実施例を示す。本実施例では、実施例２で説明した図５に示す面状の接触濾材１を製造するものとする。
【００５２】
本実施例の製造法によれば、クリール１１より解じょされた多数本の強化繊維（例えば炭素繊維）ｆは、樹脂含浸工程へと送給される（工程（Ａ））。樹脂含浸工程では、多数本の強化繊維ｆは、樹脂が収容された含浸槽１２を通すことにより樹脂が含浸され、集合されて紐状強化繊維Ｆとされる。樹脂槽１２には、混合容器１３から樹脂が供給される。この樹脂が含浸された紐状の強化繊維Ｆは、成形型１４へと導かれる。
【００５３】
成形型１４は、矩形状の浅い箱体とされ、周壁部材にガイド溝１５が形成されると共に、ピン１６が植設されている。樹脂が含浸された紐状の強化繊維Ｆは、成形型１４の周壁ガイド溝１５とピン１６とを利用して、縦横方向に引き回し、縦横部材、即ち、縦補強筋１０１と横補強筋１０２とからなる格子材１００Ａに成形する（工程（Ｂ）、（Ｃ））。
【００５４】
次いで、上述の方法にて成形されたＦＲＰ格子材１００Ａが硬化する前に、ボビン１７から多数本の炭素繊維ｃｆから成る炭素繊維ストランド２が成形型１４へと導かれ、ＦＲＰ格子材１００Ａの横補強筋１０２に沿って、即ち、縦補強筋１０１を横切るようにして引き回される（工程（Ｄ））。
【００５５】
その後、炭素繊維ストランド２が配列された面状の成形型１４へと、上記工程（Ａ）、（Ｂ）と同様にして、樹脂が含浸された紐状の強化繊維Ｆが導かれる。
【００５６】
つまり、クリール１１より解じょされた多数本の強化繊維ｆは、樹脂含浸工程へと送給される（工程（Ｅ））。樹脂含浸工程では、多数本の強化繊維ｆは、樹脂が収容された含浸槽１２を通すことにより樹脂が含浸され、集合されて紐状強化繊維Ｆとされる。樹脂槽１２には、混合容器１３から樹脂が供給される。この樹脂が含浸された紐状の強化繊維Ｆが、上記炭素繊維ストランド２が一方向に配置された成形型１４へと導かれる。
【００５７】
樹脂が含浸された紐状の強化繊維Ｆは、成形型１４の周壁ガイド溝１５とピン１６とを利用して、縦横方向に引き回し、縦横部材、即ち、縦補強筋１０１と横補強筋１０２とからなる格子材１００Ｂに成形する（工程（Ｆ）、（Ｇ））。
【００５８】
その後、上述の方法にて成形されたＦＲＰ格子材１００（１００Ａ、１００Ｂ）及び炭素繊維ストランド２は、必要に応じて、格子材１００（１００Ａ、１００Ｂ）が硬化する前に型フィルムなどによる型押しをした後、成形型１４内に保持された状態で硬化される。その後、ＦＲＰ格子材１００（１００Ａ、１００Ｂ）は、カッター３０により成形型１４より切断分離される（工程（Ｈ））。
【００５９】
引き続いて、ＦＲＰ格子材１００（１００Ａ、１００Ｂ）の各縦補強筋１０１の間にて、炭素繊維ストランド２を切断する。
【００６０】
これによって、実施例２で説明した、図５に示す面状の接触濾材１が作製される。
【００６１】
上記本実施例の製造法によれば、接触濾材１を極めて効率よく、しかも、容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本考案に係る接触濾材の一実施例を説明する図であり、図１（ａ）は分解斜視図で、図１（ｂ）は斜視図であり、図１（ｃ）はＦＲＰ支持筋と炭素繊維ストランド濾材との樹脂固着部を示す断面図である。
【図２】本考案に係る接触濾材の他の実施例を説明する図であり、図２（ａ）は分解斜視図で、図２（ｂ）は斜視図である。
【図３】ＦＲＰ格子材の斜視図である。
【図４】ＦＲＰ格子材の交点部の斜視図である。
【図５】本考案に係る接触濾材の他の実施例を説明する斜視図である。
【図６】本考案に係る接触濾材が水中に設置された時の状態を説明する図であり、図６（ａ）は線状接触濾材を示しており、図６（ｂ）は面状接触濾材を示しており、図６（ｃ）は立体状接触濾材を示している。
【図７】本考案に係る接触濾材の一製造法を説明する図である。
【符号の説明】
【００６３】
１                  接触濾材
２                  炭素繊維ストランド濾材
３（３Ａ、３Ｂ）    ＦＲＰ支持筋
３ａ                縦筋
３ｂ                横筋
２３                樹脂固着部
１００              格子材
１０１              縦格子筋
１０２              横格子筋
【図１】
0003123557.tif 000003
【図２】
0003123557.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003123557.tif 000008
【図７】
0003123557.tif 000009